本發(fā)明屬于光子晶體技術領域，涉及一種多層真空夾層一維光子晶體膜系結構。

背景技術：

光子晶體是由具有不同介電常數的材料在空間周期性排列的結構。光子晶體在合適的介電常數比和晶格常數下，可以產生光子禁帶，在光子禁帶頻率范圍內的電磁波將無法透過光子晶體，即可產生各種各樣的光學效果，因此，具有廣泛的應用范圍。

光子晶體多層膜系的特性計算可以通過一種基于麥克斯韋方程的特征導納矩陣求得解。給定膜系中每一層膜的厚度和折射率參數，利用計算機計算即可方便地得到膜系的特性以及透過膜系的光譜圖。然而反過來，給定所需的光譜圖，設計膜系則困難的多。現(xiàn)在普遍采用的方法是：基于特殊膜系單元，采用解析技術得到一個初始的結構，對這個結構構造性能評價函數，然后用數值優(yōu)化技術改進該結構，使評價函數趨于最小值，得到局部最優(yōu)解。近年來，還得到了全局最優(yōu)解?，F(xiàn)在，膜層設計技術已經日趨成熟，在市面上也有了許多計算的軟件。也可以自己編寫專門的程序計算膜系結構，達到不一樣的需求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種經濟成本低、光譜可調，隔熱隔聲效果好，成膜精度高的多層真空夾層一維光子晶體膜系結構。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

多層真空夾層一維光子晶體膜系結構，該結構由多層高折射率材料薄膜層與厚度可調的真空薄層交替堆疊而成，上下相鄰兩高折射率材料薄膜層之間設有寬度調節(jié)器，所述的真空薄層分布在寬度調節(jié)器與上下相鄰兩高折射率材料薄膜層共同圍設而成的空腔中，并且所述的可調真空薄層中還設有彈性支撐梁。

所述的高折射率材料薄膜層的折射率＞可調真空薄層的折射率。

所述的高折射率材料薄膜層的厚度為0.1-10μm。

所述的高折射率材料薄膜層包括二氧化鈦薄膜層、五氧化二鉭薄膜層、三氧化二鈦薄膜層或二氧化鋯薄膜層中的一種或幾種。

所述的二氧化鈦薄膜層的折射率為2.63-2.67，所述的五氧化二鉭薄膜層的折射率為2.10-2.30，所述的三氧化二鈦薄膜層的折射率為2.20-2.35，所述的二氧化鋯薄膜層的折射率為2.14-2.20。

所述的真空薄層的厚度為0.1-10μm。

所述的真空薄層的真空度為0.01-100pa。

在實際制備過程中，先將高折射率材料薄膜層按要求的順序，以要求的真空薄層的間隔距離平行排列，然后在真空薄層中添置彈性支撐梁，最后逐層使用真空泵抽真空，加以密封，即可。

本發(fā)明整個結構體系主要由高折射率材料薄層和可調真空薄層構成。高折射率材料薄層和可調真空薄層交替堆疊，整個結構體系自身就是一維光子晶體；調節(jié)可調真空薄層的厚度，相當于調節(jié)膜系結構中低折射率材料的厚度，即可改變光子晶體的選擇透過的結果，改變得到的光譜；可調真空薄層有利于減少整個結構體系兩邊的熱量交換，相對中空層的隔熱性能更佳，可以達到更好的改變溫度的效果。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下特點：

1)擺脫了光子晶體必須鍍制在基片上的限制，因而避免了鍍制工藝中膜與基片或膜與膜的物理或化學反應的合成，也就自然地突破了工藝的限制；

2)與磁控濺射、化學氣相沉積、離子束刻蝕等方法相比，本發(fā)明結構體系在制備過程中，無需限制于鍍膜設備對基片大小和鍍膜可重復性的限制，可制造面積較大的光子晶體產品，也可工業(yè)化生產，且成本低；

3)與提拉法、旋涂法相比，本發(fā)明將堆疊的多層固體膜系轉化成了單層膜與真空層(可調真空薄層)的組合，避免了多層膜系難以鍍制，易開裂的問題，有成膜精度高、膜層質量好、可重復性高、可監(jiān)測性好的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為實施例1結構示意圖；

圖2為實施例2結構示意圖；

圖3為實施例3結構示意圖；

圖中標記說明：

1—高折射率材料薄膜層、11—二氧化鈦薄層、12—五氧化二鉭薄層、13—三氧化二鈦薄層、14—二氧化鋯薄層、2—真空薄層、3—寬度調節(jié)器、4—彈性支撐梁。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1：

如圖1所示，本實施例多層真空夾層一維光子晶體膜系結構由多層高折射率材料薄膜層1與厚度可調的真空薄層2交替堆疊而成，上下相鄰兩高折射率材料薄膜層1之間設有寬度調節(jié)器3，真空薄層2分布于寬度調節(jié)器3與上下相鄰兩高折射率材料薄膜層1共同圍設而成的空腔中，并且真空薄層2中還設有彈性支撐梁4。

其中，高折射率材料薄膜層1的折射率＞可調真空薄層2的折射率。本實施例中，高折射率材料薄膜層1為二氧化鈦薄層11和三氧化二鈦薄層12，二氧化鈦薄層11的折射率為2.65，厚度0.98微米，三氧化二鈦薄層15的折射率為2.32，厚度1.63微米。

真空薄層2的真空度為0.1pa，厚度0.76微米。真空薄層2的制備：先將高折射率材料薄膜層1按要求的順序，以要求的真空薄層2的間隔距離平行排列，然后在真空薄層2中添置彈性支撐梁4，最后逐層使用真空泵抽真空，加以密封，即可。

實施例2：

如圖2所示，本實施例中，高折射率材料薄膜層1為二氧化鈦薄層11、五氧化二鉭薄層12和三氧化二鈦薄層13。其中，二氧化鈦薄層11的折射率為2.66，厚度3.25微米，五氧化二鉭薄層12的折射率為2.12，厚度1.04微米，三氧化二鈦薄層13的折射率為2.27，厚度2.11微米。真空薄層2真空度為1pa，從上至下厚度分別為0.57微米和0.96微米。

其余同實施例1。

實施例3：

如圖3所示，本實施例中，高折射率材料薄膜層1為二氧化鈦薄層11、五氧化二鉭薄層12、三氧化二鈦薄層13和二氧化鋯薄層14。二氧化鈦薄層11的折射率為2.65，厚度3.12微米，五氧化二鉭薄層12的折射率為2.11，厚度1.98微米，三氧化二鈦薄層13的折射率為2.33，厚度1.26微米，二氧化鋯薄層14的折射率為2.20，厚度3.05微米。真空薄層2真空度為0.1pa，從上至下厚度分別為0.36微米、1.35微米和0.85微米。

其余同實施例1。

實施例4：

本實施例中，高折射率材料薄膜層1為二氧化鈦薄層11、五氧化二鉭薄層12、三氧化二鈦薄層13和二氧化鋯薄層14。二氧化鈦薄層11的折射率為2.63，厚度0.1微米，五氧化二鉭薄層12的折射率為2.10，厚度0.5微米，三氧化二鈦薄層13的折射率為2.20，厚度0.8微米，二氧化鋯薄層14的折射率為2.14，厚度1.2微米。真空薄層2真空度為0.01pa，從上至下厚度分別為0.1微米、0.4微米和0.8微米。

其余同實施例1。

實施例5：

本實施例中，高折射率材料薄膜層1為二氧化鈦薄層11、五氧化二鉭薄層12、三氧化二鈦薄層13和二氧化鋯薄層14。二氧化鈦薄層11的折射率為2.67，厚度2微米，五氧化二鉭薄層12的折射率為2.30，厚度4微米，三氧化二鈦薄層13的折射率為2.35，厚度8微米，二氧化鋯薄層14的折射率為2.20，厚度10微米。真空薄層2真空度為100pa，從上至下厚度分別為1微米、3微米和10微米。

其余同實施例1。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。